降低中間包控流系統(tǒng)事故率的研究和實(shí)踐

陳志月，閆若璞

（河鋼集團(tuán)唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北，063016）

0 引言

隨著我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,連鑄技術(shù)得到了快速發(fā)展,高效連鑄技術(shù)日趨成熟，已成為企業(yè)降低生產(chǎn)成本、增加效益的重要手段。高效連鑄是以高拉速為核心，實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)高產(chǎn)量、高質(zhì)量、高效率、高作業(yè)率生產(chǎn)。而制約高效連鑄生產(chǎn)的主要因素為非計(jì)劃的生產(chǎn)中斷，其通常為生產(chǎn)事故所致。2019年下半年唐鋼二鋼軋廠連鑄中間包控流系統(tǒng)事故發(fā)生頻繁，已經(jīng)影響到連鑄機(jī)的正常生產(chǎn)，因此降低中間包控流系統(tǒng)事故率，已成為保證連鑄機(jī)高效運(yùn)行的重要任務(wù)和措施[1]。

本文介紹了唐鋼二鋼軋廠連鑄生產(chǎn)事故調(diào)查情況，統(tǒng)計(jì)了2019年下半年連鑄中間包控流系統(tǒng)事故按月分布情況、事故類型及各類事故的發(fā)生頻次，對中間包控流系統(tǒng)事故頻發(fā)的原因進(jìn)行了研究分析，給出了減少和消除中間包控流系統(tǒng)事故的工藝優(yōu)化措施，并對措施實(shí)施后的改善效果進(jìn)行了分析。

1 連鑄生產(chǎn)事故調(diào)查

1.1 2019年下半年中間包控流系統(tǒng)事故分布情況

2019年7～12月產(chǎn)量及中間包控流系統(tǒng)事故率按月統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 2019年7～12月份產(chǎn)量及事故率

1.2 中間包控流系統(tǒng)事故類型統(tǒng)計(jì)情況

對中間包控流系統(tǒng)引起的連鑄機(jī)非計(jì)劃停流事故的類型進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，確認(rèn)了事故類型主要包括上水口夾鋼、上水口擴(kuò)徑、上水口炸裂、機(jī)構(gòu)故障、滑塊侵蝕，具體統(tǒng)計(jì)情況如表2所示。

表2 影響中間包控流事故類型次數(shù)統(tǒng)計(jì)

1.3 中間包控流系統(tǒng)各類事故發(fā)生頻次統(tǒng)計(jì)情況

根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的連鑄中間包系統(tǒng)控流事故的類型及發(fā)生頻次，繪制了2019年7～12月事故分類及發(fā)生頻次排列，如表3所示。

通過表3可以看出，上水口夾鋼是中間包控流系統(tǒng)事故發(fā)生的主要因素，通過對連鑄作業(yè)區(qū)6號機(jī)非計(jì)劃停流下線中間包上水口的取樣、調(diào)查，發(fā)現(xiàn)上水口殘鋼表面出現(xiàn)點(diǎn)狀鋼瘤，并從鋼柱中流出鋼水，在上水口與滑塊之間形成夾鋼，中間包上水口與滑塊之間夾鋼宏觀形貌如圖1所示。

圖1 中間包上水口與滑塊之間夾鋼宏觀形貌

表3 2019年7～12月各類控流系統(tǒng)事故發(fā)生情況統(tǒng)計(jì)

2 中間包控流系統(tǒng)事故原因分析

2.1 水口對中精度

按照上水口與下滑塊同心的技術(shù)要求對現(xiàn)場事故中間包進(jìn)行確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)上水口與下滑塊未能完全同心（如圖2所示）[2]。

如果澆鋼過程中水口對中精度差，鋼水會對水口表面嚴(yán)重侵蝕，上水口出口表現(xiàn)出“碗狀”侵蝕，造成上水口與下滑塊配合失效，造成夾鋼。由圖2可以看出，上水口與下滑塊不對中，則會在A點(diǎn)侵蝕上水口，在B點(diǎn)侵蝕下滑塊。

圖2 上水口與下滑塊鋯芯不對中侵蝕主視圖及俯視圖

2.2 上水口與滑塊之間配合

按照上水口與下滑塊表面配合的技術(shù)要求對事故中間包進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)上水口與下滑塊匹配效果差[3]。

下滑塊長方形的工作面與上水口圓形工作面相配合，經(jīng)常出現(xiàn)因上水口工作面露出機(jī)構(gòu)底板平面尺寸偏小，機(jī)構(gòu)底板將下滑塊的4個角部墊起，下滑塊方形工作面與上水口的圓形工作面不能重合。由于下滑塊角部與上水口機(jī)構(gòu)面相干涉，使用過程中滑塊與水口之間出縫隙，造成夾鋼的問題，如圖3所示的B點(diǎn)。

圖3 機(jī)構(gòu)與上水口配合主視圖及俯視圖

2.3 基礎(chǔ)安裝板精度

按照中間包下滑塊安裝的技術(shù)要求對事故中間包進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)下滑塊基礎(chǔ)板安裝精度偏低，需提高安裝精度[4，5]。

下滑塊是通過定徑滑道進(jìn)行快速更換，工作狀態(tài)下的滑塊和備用滑塊均定位在滑道內(nèi)，若安裝基礎(chǔ)板出現(xiàn)精度低的情況，則會導(dǎo)致滑塊與安裝板機(jī)構(gòu)之間存在縫隙，就會破壞機(jī)構(gòu)運(yùn)行的平穩(wěn)性，造成上水口、下滑塊之間壓力分布不均，鋼水就會從上水口、下滑塊之間溢出形成夾鋼。

3 中間包控流系統(tǒng)的工藝優(yōu)化措施

3.1 改進(jìn)中間包上水口結(jié)構(gòu)形式

（1）針對中間包上水口母體與鋯芯之間滲鋼的情況，將上水口高度由原來的95 mm加長到130 mm；為了使下滑塊更好的進(jìn)入工作位置，降低與上水口之間的碰撞應(yīng)力，將上水口工作面倒角由1×34°改為3×34°。上水口結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后對比如圖如4所示。

圖4 上水口結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后對比

（2）根據(jù)上水口與機(jī)構(gòu)平面差的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，上水口應(yīng)高于機(jī)構(gòu)平面0.3～0.5 mm（如圖5尺寸L）。為此，調(diào)整上水口凸臺高度由原來的18.1 mm提高到18.3 mm（機(jī)構(gòu)凹槽深度17.9 mm），確保上水口與機(jī)構(gòu)平面差的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 中間包上水口與機(jī)構(gòu)底板相對高度示意圖

通過優(yōu)化中間包上水口結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合模擬與現(xiàn)場實(shí)際，可使水口對中精度有較大提高。

3.2 改進(jìn)中間包下滑塊及入口碗部結(jié)構(gòu)形式

（1）將下滑塊與上水口接觸平面的直角形式改為圓角形式，在工作狀態(tài)下滑塊與上水口完整接觸吻合，解決上水口機(jī)構(gòu)底板與下滑塊之間因干涉不能壓緊的問題。改進(jìn)前后對比如圖6所示。

圖6 改進(jìn)前、后下滑塊的結(jié)構(gòu)形式

（2）將下滑塊入口碗部倒角半徑由R25 mm改為R7.5 mm，入口直徑由Φ26 mm改為Φ22.5 mm，優(yōu)化上水口、下滑塊結(jié)合部位鋼水流場，降低此部位的侵蝕速率，減少水口滑塊夾鋼現(xiàn)象發(fā)生。優(yōu)化尺寸前后對比如圖7所示。

圖7 改進(jìn)前、后的下滑塊入口碗部半徑結(jié)構(gòu)

通過優(yōu)化中間包下滑塊及入口碗部結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高上水口與下滑塊間的配合精度，降低結(jié)合部位的侵蝕速率，可有效減少水口與滑塊間夾鋼現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 提高機(jī)構(gòu)設(shè)備控制精度

為了確保上水口面高出基礎(chǔ)板的滑道面0.3～0.5 mm，將基礎(chǔ)板與上水口的配合尺寸由18±0.2 mm，調(diào)整為18-0.03mm-0.01，調(diào)整后基礎(chǔ)板尺寸如圖8所示。

圖8 調(diào)整后基礎(chǔ)板尺寸

通過優(yōu)化中間包上水口機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)板尺寸參數(shù)，可防止下滑塊與基礎(chǔ)板之間的干涉，提高上水口與下滑塊之間的配合精確度。

4 改善效果

通過上述措施的實(shí)施，優(yōu)化了上水口與下滑塊的外形結(jié)構(gòu)尺寸，將上水口與滑塊同心度差控制在±0.5 mm，改善上水口與下滑塊間的匹配狀況，消除了下滑塊與上水口基礎(chǔ)板之間的干涉，解決了水口夾鋼問題。通過2020年4～6月份產(chǎn)量及事故率統(tǒng)計(jì)（見表4），顯示中間包上水口與下滑塊之間無明顯夾鋼現(xiàn)象。改善后的中間包水口與滑塊間狀況如圖9所示。

圖9 改善后的中間包水口與滑塊間狀況

由表4可以看出，唐鋼二鋼軋廠中間包控流系統(tǒng)的事故率實(shí)現(xiàn)了由2019年7～12月的平均每萬噸鋼1.45次，降到2020年4～6月的平均每萬噸鋼0.1次以下成效，有效保證了連鑄工序生產(chǎn)穩(wěn)定順行。另外在降低中間包控流系統(tǒng)事故的同時，連鑄月產(chǎn)提高了500噸，噸鋼增效450元，減少了工人的勞動強(qiáng)度。

表4 2020年4-6月份產(chǎn)量及事故率

5 結(jié)語

唐鋼二鋼軋廠從提高連鑄生產(chǎn)效率出發(fā)，對影響連鑄生產(chǎn)順行的各類因素進(jìn)行了分析，并實(shí)施了一系列降低中間包控流系統(tǒng)事故的工藝優(yōu)化措施，實(shí)現(xiàn)了降低連鑄生產(chǎn)事故、提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)。

（1）通過優(yōu)化中間包上水口結(jié)構(gòu)參數(shù)，依據(jù)模擬與現(xiàn)場實(shí)際結(jié)合，顯著提高了中間包水口對中精度。

（2）通過改進(jìn)中間包下滑塊及入口碗部結(jié)構(gòu)形式，提高上水口與下滑塊配合精度，解決了上水口與下滑塊配合不好的問題。

（3）通過優(yōu)化中間包上水口機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)板尺寸參數(shù)，消除了下滑塊與上水口基礎(chǔ)板之間的干涉，提高上水口與下滑塊之間的配合精確度。